STM32L0低功耗应用
STM32L0支持7种低功耗模式，本文重点讨论停止(STOP)模式。
1 e# p3 N: d; |( Y- v9 R. y
5 K+ F1 @! X/ q7 x, y首先介绍几点影响功耗的因素。
1.IO口的状态，不用的IO口设置成模拟输入。
2.时钟，时钟越低功耗越低。
3.外设，禁用不使用的外设。
4.PLL是一个耗电大户，如果做低功耗还是把PLL禁用，直接HSE/HSI/MSI到SYSCLK。
0 f3 @4 |9 n( D* T- P- T5.内核电压，根据不同的运行速度和VDD电压调节动态调压器，达到速度与功耗的平衡。
7 X0 Y; |/ N* ]' G; g
* o5 W. m/ I- c  {官方描述如下：
% n; X! ~: V) d3 x9 W* ?) S7 P

: Y9 [) h& ]$ t; F1 @$ u

使用下面这个函数调节内核电压

4 z. Z$ z/ N! N% b

1. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1   PWR_CR_VOS_0
   
2. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2   PWR_CR_VOS_1
   
3. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3   PWR_CR_VOS
   7 {% r0 h! V# @
4.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1: Regulator voltage output Scale 1 mode,
   ! h! h* }* s  b) [
5.   *                                                System frequency up to 32 MHz.
   $ O5 h( ]0 a/ R3 }2 D# e6 ^: M4 L
6.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2: Regulator voltage output Scale 2 mode,
   # w. V0 l  b1 U% M* `7 b# ~
7.   *                                                System frequency up to 16 MHz.
   1 @- `; r2 z4 X' d" r* V
8.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3: Regulator voltage output Scale 3 mode,
   
9.   *                                                System frequency up to 4.2 MHz
   
10. 
    
11. __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

复制代码

9 M) E' `5 a# H1.睡眠模式
睡眠模式下只有CPU停止工作，所有外设继续工作，任何中断或者事件都能唤醒CPU，此时约16MHz/1mA。

: G  ?  \; e; Y! E! v) @: q8 S2.低功耗运行模式
低功耗运行模式使用 内部MSI RC振荡器为低速模式（最大工作频率131kHz），内部调压器在低功率模式下，时钟频率和可用外设都有限制。仅当 电压调节器 处于范围 2 时，才能进入低功耗运行模式。

9 J- W# ?8 O. w" F3.低功耗睡眠模式
进入睡眠模式时，调整内部调压器为低功率模式，时钟频率和可用外设都有限制；一个典型的例子是计时器以32kHz的速度运行。当事件或中断触发唤醒时，系统将恢复到运行模式，并打开调节器

4.带RTC的停止模式
停止模式在保持RAM和寄存器内容以及实时时钟的同时，实现了最低的功耗。Vcore域中的所有时钟都被停止禁用PLL、MSI RC、HSE和HSI。LSE或LSI仍在运行。调压器处于低功率模式。一些具有唤醒功能的外围设备可以使HSI在停止模式下检测它们的 触发唤醒的动作。
* L/ x+ ^. F( P设备可以被外部中断在3.5us内唤醒，处理器会进入唤醒中断后恢复现场。也可以被PVD中断，比较事件（如果此外设使能），RTC alarm/tamper/timestamp/wakeupevents, USB/USART/I2C/LPUART/LPTIMER 唤醒事件唤醒。 唤醒后需要重新配置时钟。
. W2 o3 ^1 M3 v3 ?: U
5.不带RTC的停止模式
. H  u8 I7 \- d8 y9 V停止模式在保持RAM和寄存器内容以及实时时钟的同时，实现了最低的功耗。Vcore域中的所有时钟都被停止禁用PLL、MSI RC、HSE和HSI。LSE或LSI仍在运行。调压器处于低功率模式。一些具有唤醒功能的外围设备可以使HSI在停止模式下检测它们的 触发唤醒的动作。
/ ~# h1 p- d( V6 P6 M设备可以被外部中断在3.5us内唤醒，处理器会进入唤醒中断后恢复现场。也可以被PVD中断，比较事件（如果此外设使能），RTC alarm/tamper/timestamp/wakeupevents, USB/USART/I2C/LPUART/LPTIMER 唤醒事件唤醒。 唤醒后需要重新配置时钟。
/ r- e+ E$ E" i% W- I5 h  g
- V, {2 m$ S* _6.带RTC待机模式
# i1 I6 k0 w6 L关闭内部电压调节器，从而关闭整个Vcore。PLL MSI HIS HSE 都被关闭，LSE/LSI在运行。
除了备用电路中的寄存器外(wakeup logic, IWDG,RTC, LSI, LSE Crystal 32 KHz oscillator, RCC_CSR register)，RAM和寄存器内容都丢失了。
设备会在以下情况在60us内被唤醒
1.外部引脚复位
, B+ a1 `" _( F2.IWDG复位
" o7 a( K; L/ N) N' j3.唤醒引脚上升沿
4.RTC Alarm tamper timestamp Wakeup 事件
6 |/ g; J: c( ~+ @% E
7.不带RTC待机模式
/ ?4 f6 G5 ^" t8 C关闭内部电压调节器，从而关闭整个Vcore。PLL MSI HIS HSE LSE LSI都被关闭。
除了备用电路中的寄存器外(wakeup logic, IWDG,RTC, LSI, LSE Crystal 32 KHz oscillator, RCC_CSR register)，RAM和寄存器内容都丢失了。
设备会在以下情况在60us内被唤醒
1.外部引脚复位
5 k: t1 a/ b. x, m! T* F5 k- \2.唤醒引脚上升沿
RTC 和IWDG 的时钟源进入停止或者待机模式不会自动停止。
" ~7 [1 {, w1 Y& I$ p9 F
进入STOP模式
停止模式基于 Cortex®-M0+ 深度睡眠模式与外设时钟门控。调压器既可以配置为正常模式，也可以配置为低功耗模式。在停止模式下，VCORE 域中的所有时钟都会停止，PLL、MSI、HSI16 和 HSE RC 振荡器也被禁止。内部 SRAM 和寄存器内容将保留。
要使停止模式下的功耗最低，内部 Flash 也进入低功耗模式。Flash 处于掉电模式时，将器件从停止模式唤醒将需要额外的启动延时。
要使停止模式下的功耗最低，可在进入停止模式前关闭 VREFINT、BOR、PVD 和温度传感器。退出停止模式后，可以使用 PWR_CR 寄存器中的 ULP 位通过软件重新打开它们。
6 N$ a; \' k8 G; e" |5 s
1 j( O; D; N4 o4 \( \& p6 M在停止模式下，所有 I/O 引脚的状态与运行模式下相同。

要求
( d# C; a+ h; x- I
; M! t* J& s9 u3 r% t) z– 没有中断（对于 WFI）或事件（对于 WFE）挂起。
– 将 Cortex®-M0+ 系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位置 1
– 电源控制寄存器 (PWR_CR) 中的 PDDS 位 = 0
– 电源控制/状态寄存器 (PWR_CSR) 中的 WUF 位 = 0
! P8 J- T' U3 O8 ^# `– 通过配置 RCC_CFGR 寄存器中的 STOPWUCK 位退出停止模式时，选
择 MSI 或 HSI16 RC 振荡器作为系统时钟。
注： 要进入停止模式，所有 EXTI 线挂起位（在第 13.5.6 节：EXTI 挂起
2 \8 e% m: E% a7 k. Z寄存器 (EXTI_PR) 中）、所有外设中断挂起位、RTC 闹钟（闹钟 A
6 A, n1 w2 _+ m0 [3 x9 B和闹钟 B）、RTC 唤醒、RTC 入侵和 RTC 时间戳标志位必须复
0 L3 M& `: r2 A4 g7 D# n8 Y- d8 P位。否则将忽略进入停止模式这一过程，继续执行程序。
2 d; k. _0 W) B  F
下面咱们来看下寄存器描述

系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位
我在ARM-CortexM0 权威指南上找到的

/ F1 o  Y0 W9 X0 {4 E0 j
- j7 \9 |+ F& P6 X(PWR_CR) PDDS位：掉电深度睡眠 (Power-down deepsleep)
; ^" b- |6 k2 P$ b此位由软件置 1 和清零。
0：器件在 CPU 进入深度睡眠时进入停止模式。调压器处于低功耗模式。
1：器件在 CPU 进入深度睡眠时进入待机模式。

(PWR_CSR) WUF 位
( M' G& @) ]- \1 Z* s该位通过硬件置 1，并且只能通过系统复位或通过将 PWR 电源控制寄存器 (PWR_CR) 中的
CWUF 位置 1 清零
0：未发生唤醒事件
1：收到唤醒事件，可能来自 WKUP 引脚、RTC 闹钟（闹钟 A 和闹钟 B）、RTC 入侵事
0 X* ?6 W3 i4 }4 x件、RTC 时间戳事件或 RTC 唤醒事件。
, P8 u( N9 F, E  z. v7 Y注： 如果使能 WKUP 引脚（将 EWUPx (x=1, 2, 3) 位置 1）时 WKUP 引脚已为高电平，系
% Y4 M: m3 Z* v7 \8 U3 o. w统将检测到另一唤醒事件。

. p# ~1 V3 J1 S" U. |3 b+ f6 G! }然后还要配置选择唤醒后的时钟源
通过此函数
/ J4 V2 h! }% S" ~! o

1. /**
   
2.   * @brief  Macro to configures the wake up from stop clock.
   1 V* n) P# ?* r4 F
3.   * @param  __RCC_STOPWUCLK__ specifies the clock source used after wake up from stop
   + K9 R6 r/ H2 Y! p2 }! t3 n/ ^
4.   *   This parameter can be one of the following values:
   6 G$ k7 b6 Z+ v  G+ S
5.   *     @arg @ref RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI    MSI selected as system clock source
   
6.   *     @arg @ref RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_HSI    HSI selected as system clock source
   ) F* k! c+ d% r1 J- a9 N7 q
7.   * @retval None
   8 D$ d$ B) l5 J: K8 w: N
8.   */
   5 p/ E" O" H% ^4 z
9.   __HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI);

复制代码

, C* J: M! l- _% `4 H2 m唤醒后如果需要，记得重新配置时钟。
5 h- [1 d, U2 c' t( Q" f
3 F8 E3 B9 G* G- M. c1 MLPUART在DMA模式下唤醒STOP
不讨论怎么实现DMA，只讨论唤醒SOTP模式。
首先咱们来看官方描述

我使用的是LSE时钟
* q7 ^2 w  E5 i: c9 A- R( A4 X
其实官方手册有这样一段描述
当 DMA 用于接收时，它必须在进入停止模式前禁止，并在退出停止模式后重新使能。 从停止模式唤醒功能并非在所有模式下均可用。例如，该功能在 SPI 模式下不起作用，因为 SPI 仅在主模式下工作。
' r  o: i) @$ S- Y/ i3 a" w' }也就是说要在进入STOP模式前禁止DMA。这里不是去操作DMA的寄存器去禁止DMA，而是在LPUART里面的寄存器DMAR位禁止即可。
LPUART_CR3(DMAR位)
位 6 DMAR：DMA 使能接收器 (DMA enable receiver)
+ R/ P. a* }% ^' l1 b此位由软件置 1/复位。
1：针对接收使能 DMA 模式
0：针对接收禁止 DMA 模式

进入停止模式的步骤
1.禁止DMA，记得在唤醒后在串口唤醒中断里面重新使能DMA即可（其实使用HAL库是有点小BUG，会导致无法重新使能，后面会说(看串口中断回调函数)）
; I  R9 \0 q; W8 H' S1 i, j2.确认串口忙标志为0
3.确认串口做好接受数据准备
4.选择唤醒模式（接受完成唤醒，起始位唤醒，地址匹配唤醒）
5.配置串口使能唤醒中断，使能停止模式唤醒
1 e6 r  V( j4 M& |9 v
" ^/ i2 s1 L* H& G' J- J+ x下面介绍要使用的函数
! P1 j1 R+ |4 [. Y* V/ m3 q- z$ z

1. void UratEnterStopMode(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
   
2. {
   % x# x. U  Z. t
3. 
   , g! k+ ^, L1 M' {9 q( {
4. 
   : ]5 n: w* a& x9 o" L, ?
5.   UART_WakeUpTypeDef WakeUpSelection;
   * f) o/ R: Q6 D$ K4 ?
6.   /* make sure that no UART transfer is on-going */
   
7.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_BUSY) == SET);
   4 A5 e5 C  Y" Q% ?* P; w( Z
8.   /* make sure that UART is ready to receive
   
9.    * (test carried out again later in HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig) */   
   
10.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET);
    
11. 
    1 s% F: Z' X, t$ x! V5 ~
12.   /* set the wake-up event:
    
13.    * specify wake-up on start-bit detection */
    9 f8 J. l, E( O$ n+ F  Y3 ~
14.   WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_STARTBIT;
    
15.   if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK)
    
16.   {
    2 L4 A' O4 U( G5 u8 o0 M. N
17.     Error_Handler();
    4 g, t- H6 Q7 v
18.   }
    7 N& G$ n. k! G2 S
19.   HAL_UART_DMAPause(UartHandle);
    $ o# a( x" T" ^+ j' o2 S; f1 q
20.   printf("HAL_UART_DMAPause\n\r");
    
21.   // __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_lpuart1_rx);                        //禁止DMA;
    
22. 
    $ b0 O3 K9 ^7 @. [, k
23.   /* Enable the UART Wake UP from stop mode Interrupt */
    
24.   __HAL_UART_ENABLE_IT(UartHandle, UART_IT_WUF);
      z+ [, Y2 e4 G  V* @1 h
25. 
    
26.   /* enable MCU wake-up by UART */
    
27.   HAL_UARTEx_EnableStopMode(UartHandle);
    
28.   /* enter stop mode */
    
29.   HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);//进入停止模式
    
30.   /* ... STOP mode ... */
    - |9 K4 b( c  M2 |9 }+ H
31. 
    
32.   /* at that point, MCU has been awoken: the LED has been turned back on */
    5 ^7 L! x" P5 v7 I/ `7 h1 X- f7 f- u
33.   /* Wake Up on start bit detection successful */
    
34.   HAL_UARTEx_DisableStopMode(UartHandle);//唤醒后禁止串口唤醒低功耗模式
    
35. }

复制代码

4 \2 h. e. u, d**然后在串口唤醒中断里面使能DMA即可
5 W+ J$ K. G) L, C4 v, c" K串口唤醒中断回调函数
9 ?2 s$ y7 B# J* Z; U

1. void HAL_UARTEx_WakeupCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
   
2. {
   
3. 
   
4. //在这个回调函数之前HAL库的中断里面会改变huart->RxState = HAL_UART_STATE_READY; 导致HAL_UART_DMAResume(huart)不能恢复DMA
   
5. //所以此时要 huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;  
   ) T# w7 K6 ?9 i3 I: w
6.   huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;  
   3 C2 `  {4 C: w8 V) J! G
7.   HAL_UART_DMAResume(huart);
   
8. 
   8 P1 G8 r$ Y( u0 s6 I& m. M
9.   printf("HAL_UART_DMAResume,receivedata8 is %d\n\r",0);
   8 [, U* g! T5 G9 U" y6 W
10. }

复制代码

: A2 D) ^9 ~2 A7 ]6 Q0 x/ a记得唤醒之后稍微延时一下，让串口数据接受完成在进入停止模式，不然数据会乱。

, z4 k0 C2 u, S" J: D  X**下面重点来了**
这里稍微不注意就会发现 我唤醒之后接受到的数据怎么老是少第一个字节
+ R5 N5 D7 t9 w; R. a4 p经过我测试发现
是有一个设置的问题
下面看函数和寄存器描述

1. /* Enable Ultra low power mode */
   
2.    HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();  //使能超低功耗，置位PWR_CR ULP位,VREFINT 在低功耗模式下关闭 更低功耗

复制代码

PWR_CR 位 9 ULP：超低功耗模式 (Ultra-low-power mode)
置 1 时，VREFINT 在低功耗模式下关闭。通过复位 RCC_APB1RSTR 寄存器中的 PWRRST
位不会复位该位。当该位置 1 时，寄存器 LCD_CR 的 LCDEN 位不能置 1。
0：VREFINT 在低功耗模式下打开
5 W: O& O! j2 T4 p+ u1：VREFINT 在低功耗模式下关闭

当我们调用HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();使能超低低功耗模式
5 l, M, D+ F$ i' O  E. `. b此时你使用9600（不包括9600）以下的波特率就不会少第一个字节 但是你的波特率在9600及以上，收到的数就会少第一个字节
* ]/ x8 J0 D! e6 c; B; Q但是我们能不能在超低功耗模式下唤醒，波特率超过9600情况下怎么办呢？
9 h5 w6 B: _1 }2 H% C9 T还有一个函数和寄存器描述
" I  ]# E/ a# a2 H

1. /* Enable the fast wake up from Ultra low power mode */
   4 c5 w2 O. e: Y& \
2.   HAL_PWREx_EnableFastWakeUp();              //使能快速唤醒，不会等待VREFINT就绪，比较快，9600波特率下不会丢数据，不用快速唤醒而且 VREFINT 在低功耗模式下关闭 9600波特率下丢数据 此时只能降低波特率才可以解决

复制代码

, T" h9 e; m: `' T  v3 rPWR_CR 位 10 FWU：快速唤醒 (Fast wakeup)
. \: b4 S) i- R2 @7 _此位与 ULP 位结合使用。
如果 ULP = 0，则忽略 FWU
' l( s/ s- X, _如果 ULP = 1 且 FWU = 1：从低功耗模式退出时忽略 VREFINT 启动时间。当 VREFINT 重新就
# }% ]5 M; Y  L0 b. i5 m绪时，通过 PWR_CSR 寄存器中的 VREFINTRDYF 标志加以指示。
如果 ULP = 1 且 FWU = 0：仅当 VREFINT 就绪（其启动时间后）时，才会从低功耗模式退
出。通过复位 RCC_APB1RSTR 寄存器中的 PWRRST 位不会复位该位。
0：仅当 VREFINT 就绪时，才会退出低功耗模式
1：退出低功耗模式时忽略 VREFINT 启动时间
$ x$ W9 i; O" T# q3 y/ Z% f# E
& d  Q" h0 F4 c就是醒的时候不等待 VREFINT稳定，但是可能会影响ADC，这样在超低功耗模式下就能快速唤醒不丢第一个字节了
1 B  J3 G! M( k# c+ B( G仅在9600下测试不会丢，其他未测

: _2 C4 J0 q# X4 L当然如果你不使能超低功耗模式，那就造吧。
最近一直在搞Linux，这个博客写了快一年了，都忘记了。有时间把RTC和LPTIM也更上。实测功耗在0.8uA左右。

8 w+ |) ~, w( H! C9 a